Классификация датчиков по принципу преобразования электрических и неэлектрических величин, виду выходного сигнала. Принцип действия тепловых датчиков, его основание на тепловых процессах. Термопреобразователи сопротивления, манометрические термометры.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Оглавление

• 1. Введение
• 2. Устройство и принцип действия датчиков
• 2.1 Тепловые датчики
• 2.2 Термопреобразователи сопротивления
• 2.3 Манометрические термометры
• 2.4 Терморезисторы
• 2.5 Датчики давления
• 2.6 Датчики уровня
• 2.7 Поплавковый датчик
• 2.8 Мембранные датчики
• 2.9 Электроконтактные датчики
• 2.10 Электромагнитные датчики
• 2.11 Бесконтактные путевые выключатели
• 2.12 Герконы
• 2.13 Датчики скорости
• 2.14 Тахогенераторы постоянного тока
• 2.15 Электромеханическое реле контроля скорости
• 2.16 Датчики Холла
• 2.17 Фотодатчики
• 2.18 Электромагнитное реле времени
• 2.19 Пневматическое реле времени
• 2.20 Электронные реле времени
• 4. Литература
• Приложение

1. Введение

В процессе работы электрического и технологического оборудования возникает необходимость контролировать происходящие при этом процессы, для этого нужна информация о состоянии и текущих значениях скорости, тока, момента, ЭДС, температуры, давления, уровня жидкости в емкости, положения, освещенности и т.д. Устройства, которые выдают подобную информацию в виде электрических сигналов, называются измерительными преобразователями или датчиками.

Сигнал от датчика подается на устройство сравнения вместе с заданным сигналом, сигнал разности подается на усилитель. Этот усиленный сигнал действует на исполнительный орган, изменяющий состояние регулируемого (контролируемого) объекта.

Датчики классифицируются по следующим признакам. По принципу преобразования электрических и неэлектрических величин в электрические датчики подразделяются на тепловые, датчики давления, уровня, пути, электромагнитные, датчики Холла, фотодатчики; по конструкции - на контактные и бесконтактные; по роду тока и величине напряжения; по току выходного исполнительного органа; по конструктивным особенностям и степени защиты.

В зависимости от вида выходного сигнала датчики подразделяются на генераторные и параметрические. Генераторные датчики под воздействием измеряемого физического параметра вырабатывают электрическую энергию. Параметрические датчики под воздействием измеряемой величины меняют какие-либо электрические параметры (сопротивление, емкость, индуктивность, фазовый сдвиг и др.).

датчик термометр тепловой электрический

2. Устройство и принцип действия датчиков

2.1 Тепловые датчики

Принцип действия тепловых датчиков основан на использовании тепловых процессов (нагрева, охлаждения, теплообмена). Чтобы измерить температуру она преобразуется в промежуточную величину, например в ЭДС, в электрическое сопротивление и другие величины. Из всех существующих способов измерения температуры наиболее широко используются термоэлектрические.

Термоэлектрические явления заключаются в том, что при соединении двух проводов А и В (рис. 1) из разных материалов (термопара) и создании разности температур между точкой соединения Т и точками свободных концов Т0 возникает ЭДС, пропорциональная разности функций температур:

Е (Т₁, Т₀) = f (T₁) - f (T₀)

Значение термо-ЭДС зависит от материалов термопары и колеблется от долей до сотен милливольт на 100 ⁰С.

Наряду с термоэлектрическими датчиками температуры применяются терморезистивные датчики, которые называются термометрами сопротивления.

2.2 Термопреобразователи сопротивления

Термопары сопротивления используются для передачи сигнала о температуре объекта на расстоянии от него до показывающего прибора, т.е. для дистанционного измерения температуры.

Принцип их работы основан на свойствах материалов изменять удельное сопротивление при изменении температуры (рис. 2). Чувствительный элемент 1 термопреобразователя состоит из проволоки, намотанной на каркас. В зависимости от материала, из которого изготовлена проволока, различают термопреобразователи сопротивления медные (ТСМ) и платиновые (ТСП).

Размер каркаса чувствительного элемента равняется 60.100 мм. Он крепится в конце корпуса защитной арматуры. На его другом конце есть зажимы 5 для проводов, которые идут от чувствительного элемента. На корпусе находится штуцер для его крепления на технологическом оборудовании.

Термопреобразователи отличаются монтажной длиной расстоянием от штуцера до каркаса, в котором находится чувствительный элемент. Эта длина может изменяться от 80 до 3150 мм. Пределы измеряемой температуры термопреобразователя составляют 200.600°С.

Термоэлектрические преобразователи (термопары) служат для дистанционного измерения температуры. Принцип их действия основан на использовании ЭДС, которая получена от двух спаянных концов проволоки разного металла, если их спай и свободные концы находятся при разных температурах.

Термоэлектрические преобразователи обозначаются в зависимости от применяемых сплавов: хромель-копель (ТХК); хромель-алюмель (ТХА); платинородий-платина (ТПП); платинородий (30 % родия) - платинородий (6 % родия) (ТПР). Термоэлектрический преобразователь устроен так же, как и термопреобразователь сопротивления. Длина его монтажной части достигает 10 м, пределы измеряемой температуры 60.1800 ос. Особенность использования термоэлектрических преобразователей заключается в необходимости компенсации температуры холодных концов спая. Если температура холодных концов, равная температуре окружающего воздуха, будет изменяться, а температура измеряемой среды останется неизменной, то значения термо-ЭДС будут также изменяться. Неизменность показаний прибора достигается благодаря электрической компенсации влияния температуры в месте установки прибора, воспринимающего термо-ЭДС. Для этого термоэлектрический преобразователь при - соединяют к вторичному прибору специальными компенсационными проводами (табл. 1)

Таблица 1

Характеристика термоэлектродных проводов

Обозначение провода	Расцветка изоляции жил	Материал провода	Тип термопреобразователя
		положительный	отрицательный
М	Красная Коричневая	Медь	Константан	ТХА
П	Красная Зелёная	Медь	Сплав ТП	ТПП
ХК	Фиолетовая Жёлтая	Хромель	Копель	ТХК

2.3 Манометрические термометры

Эти приборы используются для дистанционного измерения температуры. Принцип их действия основан на существовании зависимости между температурой и давлением жидкости или газа при постоянном объеме.

Прибор состоит из термобаллона 6, соединенного капилляром 5 с вторичным прибором - манометром (рис. 3). Капилляр в манометре соединяется с трубчатой пружиной, которая скручивается или раскручивается в зависимости от давления жидкости или газа в системе манометра, зависящего от температуры измеряемой среды, куда помещен термобаллон. Пружина действует на механизм манометра, который влияет на показывающие и регулирующие устройства (стрелки, самописцы, контакты).

Манометрические термометры бывают газовые, жидкостные и конденсационные, самопишущие, сигнализирующие и показывающие. К показывающим термометрам относятся газовые типа ТКЛ-100. Пределы измерения различных типов приборов составляют 50.600°С, длина капилляра - 1,6.40 м.

2.4 Терморезисторы

Широко применяются в устройствах автоматики. Их встраивают в обмотки электродвигателей, если используется устройство температурной защиты, они являются датчиками в регуляторах температуры.

Биметаллические элементы являются датчиками температуры. Принцип их действия основан на свойстве пластинки, сваренной из двух разных металлов, изгибаться вследствие различного удлинения этих металлов при нагревании. Биметаллические элементы применяются в приборах для регулирования температуры различных сред, в промышленных установках и бытовых приборах, в аппаратах защиты - тепловых реле и тепловых элементах расцепителей автоматических включателей.

2.5 Датчики давления

Применяются для измерения давления в различных средах (Электроконтактные м...